Рупорно-параболическая антенна в Холмделе

В 1950-х годах научное сообщество раскололи две конкурирующие теории, объясняющие происхождение Вселенной. С одной стороны, приверженцы теории стационарного состояния верили, что Вселенная статична и навсегда останется неизменной. По мнению этих людей, Вселенная всегда существовала в своём нынешнем состоянии.

Их оппоненты придерживались более противоречивой истории Вселенной, известной как Большой взрыв. Эта теория, наиболее активно поддерживаемая Жоржем Леметром и Георгием Гамовым, предполагала, что Вселенная возникла в результате катастрофического взрыва миллиарды лет назад. Согласно этому сценарию, Вселенная существовала в сверхплотном и сверхгорячем состоянии до того, как Большой взрыв вызвал её быстрое расширение.

Хотя наблюдения Эдвином Хабблом удаляющихся галактик в 1929 году подтвердили идею расширения Вселенной, никаких окончательных свидетельств Большого взрыва не существовало до тех пор, пока Арно Пензиас и Роберт Уилсон не направили в небо рупорно-параболическую антенну. Пензиас и Уилсон, двое радиоастрономов, работающих в Bell Telephone Laboratories, впервые получили доступ к этому прибору после того, как в 1962 году добились успеха в области спутниковых технологий.

Рупорная антенна была построена в 1959 году в рамках программы НАСА «Эхо», которая подразумевала отражение радиоволн от металлических сферических спутников для передачи сигналов из одной части земного шара в другую. Несколько лет спустя чувствительность антенны была увеличена, и она могла обнаруживать слабые сигналы от «Телстара», первого спутника связи, способного собирать, передавать и ретранслировать сигналы, а не просто отражать их.

Обладая высокой чувствительностью и формой рупора, которая позволяла точно наводить антенну, она идеально подходила для проведения радиоастрономических наблюдений, чем и воспользовались Пензиас и Уилсон. Они начали использовать телескоп для изучения излучения Млечного Пути. Во время работы на объекте в начале 1960-х годов астрономы были сбиты с толку загадочным фоновым шумом, который присутствовал везде, куда бы ни был направлен прибор.

Пензиас и Уилсон предприняли все возможные попытки объяснить неприятные «помехи». Они направили антенну на Нью-Йорк, чтобы проверить, не виноваты ли в этом люди. Они даже потратили несколько часов на то, чтобы удалить птичий помёт (или, как назвал его Пензиас, «белый диэлектрический материал») из рупора, где гнездились голуби. Тщательно всё проверив, астрономы пришли к выводу, что шум исходил не от Земли, Солнца или Млечного Пути. К 1964 году единственным оставшимся объяснением было то, что его источник находился за пределами нашей галактики.

В то же время группа астрофизиков из Принстона во главе с Робертом Дикке готовила статью о возможности обнаружения реликтового излучения, оставшегося после Большого взрыва. Хотя энергия, выделившаяся в результате Большого взрыва, была бы непостижимо велика, команда Дикке пришла к выводу, что последующее расширение Вселенной привело бы к переводу этого излучения в режим относительно низкоэнергетического радиоизлучения. Услышав о работе принстонского исследователя, Пензиас и Уилсон начали осознавать значение их загадочного фонового шума. Исследователи связались с Дикке, который прислал им копию неопубликованной статьи, а затем был приглашён в Холмдел послушать шум.

Во время визита Дикке учёные пришли к выводу, что они наткнулись на реликтовое излучение, предположительно оставшееся после Большого взрыва. Дикке сообщил своей команде: «Нас опередили», и в знак научной солидарности две группы решили опубликовать свои результаты совместно.

Научное сообщество сразу же осознало важность такого открытия, и в 1978 году Пензиас и Уилсон были удостоены Нобелевской премии по физике. Гарвардский физик и нобелевский лауреат Эдвард Пёрселл сказал об этом открытии: «Возможно, это самая важная вещь, которую кто-либо когда-либо видел». Помимо последствий для науки и человечества в целом, это открытие было также особенно важно для космологии: оно ознаменовало собой переход от преимущественно теоретической работы к практике прямых наблюдений.

Сегодня рупорно-параболическая антенна является национальным историческим памятником. Шестиметровая алюминиевая антенна, расположенная всего в нескольких километрах от Bell Labs, больше не используется. Хотя аппарат весит 18 тонн, для поворота антенны вдоль горизонтальной оси достаточно усилия всего в 45 кг. Конструкция выдерживает ветер скоростью до 45 м/с и свободно вращается, когда не используется, что позволяет ей находиться в безопасном положении с минимальным сопротивлением ветру.

Хотя были планы убрать антенну и построить на её месте дом престарелых, общество выступило против переноса этого исторического памятника науки. Активисты, выступавшие за сохранение антенны, собрали около 8000 подписей в США и других странах по всему миру. В октябре 2023 года администрация Холмдела согласилась купить землю, на которой расположена рупорная антенна, планируя превратить её в парк.

Полезно знать

Территория является частью исследовательской лаборатории Alcatel-Lucent. К антенне на вершине холма ведёт дорога, которая обычно открыта в рабочие часы организации.